楊榮榮 于鐵鏈 王穎 王卿

隨著多排螺旋CT的廣泛應(yīng)用，肺結(jié)節(jié)尤其是肺小結(jié)節(jié)（直徑＜1 cm的結(jié)節(jié)）被越來越多地檢測出來[1]?，F(xiàn)有的影像檢查方法對肺小結(jié)節(jié)的定性困難，PET-CT及穿刺活檢也常難達到滿意效果。肺結(jié)節(jié)的生長特性成為目前臨床判斷其良惡性的重要指標(biāo)之一，惡性結(jié)節(jié)常表現(xiàn)出持續(xù)快速增長的特征[2]。因此，隨訪監(jiān)測結(jié)節(jié)變化，對容積增大的結(jié)節(jié)進行處理，實現(xiàn)早診早治已經(jīng)成為臨床常用的策略。研究[3,4]發(fā)現(xiàn)，基于軟件的肺結(jié)節(jié)容積測量較傳統(tǒng)人工二維測量能更敏感地檢測到結(jié)節(jié)的大小變化，在肺結(jié)節(jié)隨診中具有優(yōu)勢并已經(jīng)逐漸應(yīng)用于臨床實踐中。然而，肺結(jié)節(jié)容積分析軟件并非完美，其所測結(jié)節(jié)容積受多種因素影響，如應(yīng)用的軟件、不同的重建算法、層厚、結(jié)節(jié)的位置、掃描時患者的呼吸狀態(tài)、操作者及對比劑的應(yīng)用等。明確這些因素的影響，對于判斷結(jié)節(jié)容積是否真正增長和確定容積增加的閾值具有重要意義。本研究的目的是應(yīng)用肺結(jié)節(jié)容積分析軟件對肺結(jié)節(jié)進行容積測量，評價不同重建算法和層厚對肺結(jié)節(jié)容積測量的影響。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2009年12月-2011年8月在天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院行64排螺旋CT檢查發(fā)現(xiàn)肺結(jié)節(jié)并在我院進行隨訪的患者。以直徑＜15 mm、不與胸膜及血管相連、無鈣化及空洞的實性結(jié)節(jié)作為研究對象。共有30例符合條件的患者入組，其中男性14例，女性16例，年齡范圍35歲-78歲，平均年齡（58.6±8.6）歲，符合條件的結(jié)節(jié)共52個，結(jié)節(jié)平均直徑（6.59±2.67）mm，直徑范圍3 mm-14 mm，其中直徑＜5 mm的結(jié)節(jié)19個，占36.5%。

1.2 CT檢查方法 所有掃描均在同一臺螺旋CT機（GE 64排Light Speed）上進行，一次吸氣后屏氣完成全肺掃描，掃描參數(shù)為120 kV、300 mA、5 mm層厚，F(xiàn)OV 360 mm，矩陣512×512。掃描完成后，將包含結(jié)節(jié)的局部容積掃描數(shù)據(jù)用2.5 mm、1.25 mm及0.625 mm 3種層厚進行重建，每種層厚重建時分別采用3種算法：標(biāo)準算法、肺算法和骨算法，共獲得9組數(shù)據(jù)。

1.3 結(jié)節(jié)分析 所有圖像分析均由一位放射科醫(yī)師在GE ADW 4.2工作站上應(yīng)用ALA（advanced lung analysis）軟件進行。首先，在1.25 mm層厚標(biāo)準算法的橫斷面圖像上選取結(jié)節(jié)最大層面，應(yīng)用電子卡尺測量并記錄結(jié)節(jié)直徑（最大徑與其垂直短徑的平均值）。然后，應(yīng)用ALA軟件對所獲得的9組掃描數(shù)據(jù)進行結(jié)節(jié)自動容積測量，具體步驟：進入容積分析界面后，在打開的橫斷面圖像上由觀察者用鼠標(biāo)單擊要分析的結(jié)節(jié)，軟件自動實現(xiàn)對結(jié)節(jié)的分割并顯示出結(jié)節(jié)的容積及其在三維方向上的最大徑線（圖1）。

1.4 統(tǒng)計分析 應(yīng)用SPSS 10.0軟件進行統(tǒng)計分析。偏態(tài)分布的容積數(shù)據(jù)行對數(shù)轉(zhuǎn)換使之符合正態(tài)分布。應(yīng)用多元重復(fù)測量方差分析確定算法及層厚對結(jié)節(jié)容積測量結(jié)果的影響，在具有統(tǒng)計學(xué)差異基礎(chǔ)上應(yīng)用Bonferroni檢驗分別進行3種層厚及3種算法測量結(jié)果兩兩比較。應(yīng)用Spearman相關(guān)分析評價容積測量總變異度和結(jié)節(jié)直徑之間的關(guān)系，容積測量的總變異度用同一結(jié)節(jié)9次測量值的變異系數(shù)（coefficient of varation, CV）表示，并定義為標(biāo)準差和均值的比值。應(yīng)用Bland-Altman方法對＜5 mm及≥5 mm結(jié)節(jié)進行同一算法下不同層厚時容積測量結(jié)果的一致性分析，計算其相對容積差值（relative volume difference,RVD）的95%一致性區(qū)間，RVD定義為兩次測量的差值與均值的比值[5]。P＜0.05為有統(tǒng)計學(xué)差異。

2 結(jié)果

2.1 重建參數(shù)對結(jié)節(jié)容積的影響 多元重復(fù)測量方差分析的結(jié)果顯示不同重建算法（F=13.6, P＜0.001）、層厚（F=4.4, P=0.02）條件下測定的結(jié)節(jié)容積之間具有統(tǒng)計學(xué)差異。兩兩比較的結(jié)果顯示標(biāo)準算法與其它兩種算法、2.5 mm層厚與其它兩種層厚測量結(jié)果之間有統(tǒng)計學(xué)差異，而骨算法與肺算法、1.25 mm與0.625 mm層厚測量結(jié)果之間無統(tǒng)計學(xué)差異（表1）。

2.2 結(jié)節(jié)容積測量變異度和結(jié)節(jié)直徑的相關(guān)分析 52個肺結(jié)節(jié)9次測量的變異系數(shù)的均值為8.8%±7.0%，相關(guān)分析的結(jié)果顯示其和結(jié)節(jié)直徑之間呈負相關(guān)（r=-0.814,P＜0.001）（圖2）。

2.3 容積測量的一致性分析 在3種重建算法中，除肺算法對≥5 mm結(jié)節(jié)外，2.5 mm vs 1.25 mm及2.5 mm vs 0.625 mm容積測量的95%一致性區(qū)間的范圍均較1.25 mm vs 0.625 mm大，提示其一致性差。在不同重建條件下，≥5 mm結(jié)節(jié)的一致性均優(yōu)于＜5 mm結(jié)節(jié)。采用骨算法時，1.25 mm vs 0.625 mm的一致性無論是對于＜5 mm還是≥5 mm結(jié)節(jié)都是最好，分別為-11.7%至13.5%及-4.7%至6.5%（表2，圖3）。

圖1 女性，56歲，查體發(fā)現(xiàn)右肺結(jié)節(jié)（箭），容積測量結(jié)果顯示結(jié)節(jié)容積為63 mm3，三維方向最大徑線分別為6.3 mm、6.0 mm和5.3 mm。Fig 1 Female, 56 years old, a nodule(white arrow) was incidentally detected in right lower lobe during a routine physical examination. Software-generated volume of the nodule was 63 mm3, and the largest diameter in x, y and z is 6.3 mm, 6.0 mm and 5.3 mm respectively.

圖2 52個肺結(jié)節(jié)容積測量變異系數(shù)散點圖Fig 2 Scatter plot of coefficient of variation of volumetric measurement in 52 pulmonary nodules

圖3 女，57歲。A：CT橫斷面顯示右肺下葉小結(jié)節(jié)（箭），直徑約4 mm；B-D：應(yīng)用骨算法，不同層厚時所得結(jié)節(jié)容積；B：2.5 mm層厚，結(jié)節(jié)容積50 mm3；C：1.25 mm層厚，結(jié)節(jié)容積40 mm3；D：0.625 mm層厚，結(jié)節(jié)容積39 mm3。Fig 3 Female, 57 years old. A: CT showed a 4 mm nodule in right lower lobe; B-D: The measured volumes using bone algorithm and different slice thickness; B: the volume is 50 mm3 when slice thickness is 2.5 mm; C: the volume is 40 mm3 when slice thickness is 1.25 mm; D: the volume is 39 mm3 when slice thickness is 0.625 mm.

表1 52個肺結(jié)節(jié)在不同重建算法及層厚條件下容積差異兩兩比較結(jié)果Tab 1 Pairwise comparison of volume of 52 pulmonary nodules measured with different reconstruction algorithms and section thickness

表2 應(yīng)用同一算法，不同層厚的52例肺結(jié)節(jié)容積測量變異度Tab 2 The volumetric measurement variability of 52 pulmonary nodules with different section thickness and same reconstruction algorithm

3 討論

隨著多排螺旋CT的廣泛使用，越來越多的肺結(jié)節(jié)，尤其是肺小結(jié)節(jié)被檢測出來[1]。國外一項為期5年的大樣本（1,519例）肺癌篩查研究[6]發(fā)現(xiàn)：對于50歲以上的吸煙者，74%的人有至少一個肺結(jié)節(jié)，其中92%的結(jié)節(jié)為＜7 mm的小結(jié)節(jié)。如何對這些結(jié)節(jié)進行處理是目前臨床所面臨的一個兩難的問題：一方面要早期檢出惡性結(jié)節(jié)；另一方面又要避免對良性結(jié)節(jié)進行不必要的醫(yī)療處置?，F(xiàn)有的診斷方法對于肺小結(jié)節(jié)的鑒別診斷作用有限。判斷良性結(jié)節(jié)的唯一確定標(biāo)準是看結(jié)節(jié)是否具有良性鈣化（中心鈣化、層狀鈣化、爆米花樣鈣化及彌漫多發(fā)鈣化）[6,7]。對于絕大多數(shù)非鈣化結(jié)節(jié)良惡性的判斷，CT和MR檢查在目前現(xiàn)有技術(shù)條件下效果不夠理想，PET-CT對于直徑＜1 cm的結(jié)節(jié)評估良惡性的準確性也較低[8]。由于肺內(nèi)小結(jié)節(jié)病灶較小，受呼吸運動影響大，穿刺活檢難度較高，成功率較低。目前臨床上最常采用的策略是隨訪觀察，以期及時發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)的容積變化，做出進一步處理[9]。因此，精確確定結(jié)節(jié)容積變化對臨床肺結(jié)節(jié)處理具有重要意義。

近年來新開發(fā)的肺結(jié)節(jié)容積分析軟件較傳統(tǒng)直徑測量方法能更敏感、更準確地檢測到結(jié)節(jié)容積的微小變化，是一種理想的隨診方法[3,4]。從理論上講，當(dāng)結(jié)節(jié)的容積增加一倍時，結(jié)節(jié)的直徑才增加了26%，所以容積測量更容易及時發(fā)現(xiàn)結(jié)節(jié)尤其是小結(jié)節(jié)容積的變化。國外一些學(xué)者的體模研究[10,11]證實應(yīng)用計算機軟件自動測量肺結(jié)節(jié)容積的準確性和可重復(fù)性高，是一種理想的測量方法。但是軟件容積測量也有局限性，多種因素可引起測量誤差，如不同的重建算法及層厚、結(jié)節(jié)的位置（與胸膜相連、與血管相連或與胸膜及血管均不相連）、患者吸氣程度、不同的檢查設(shè)備和分析軟件、對比劑的應(yīng)用與否等，均可能影響結(jié)節(jié)容積測量的準確性和可重復(fù)性。

本研究結(jié)果顯示重建算法及層厚對結(jié)節(jié)的容積測量具有顯著性影響；結(jié)節(jié)容積測量的變異系數(shù)與結(jié)節(jié)直徑呈負相關(guān)，即隨著結(jié)節(jié)直徑的減小，由于層厚及重建算法不同所致的容積測量差異越大。本研究結(jié)果與國內(nèi)外學(xué)者的體模及人體肺結(jié)節(jié)研究結(jié)果相似。Ravenel[12]利用肺結(jié)節(jié)模型研究不同大小肺結(jié)節(jié)容積測量的準確性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著結(jié)節(jié)直徑的減小，容積測量的準確性降低；層厚對于肺結(jié)節(jié)尤其是肺小結(jié)節(jié)容積測量的準確性有顯著性影響。Goo等[13]通過模型對肺結(jié)節(jié)容積測量的研究發(fā)現(xiàn)：不同的重建層厚對于模型肺結(jié)節(jié)的容積測量有明顯影響，結(jié)節(jié)越小容積測量變異性越大。孫海寧等[14]利用肺結(jié)節(jié)模型研究8種重建算法、5種重建層厚對模型肺結(jié)節(jié)容積測量準確性和可重復(fù)性測量的影響，發(fā)現(xiàn)肺算法誤差最大，且肺算法與其他算法容積測量結(jié)果間差異有統(tǒng)計學(xué)意義。Wang等[15]應(yīng)用了2種算法（軟組織算法和高分辨算法）及2種層厚（1 mm、2 mm）的3種組合，研究不同重建設(shè)置對低劑量CT肺結(jié)節(jié)容積測量的影響，結(jié)果顯示不同的重建層厚和算法對結(jié)節(jié)的容積測量有顯著影響。Kostis等[16]研究結(jié)果顯示隨著結(jié)節(jié)直徑的增加，容積測量變異度減小（2 mm-5 mm、5 mm-8 mm、8 mm-10 mm結(jié)節(jié)變異度分別是18.5%、10.6%、7.47%）。

本研究中進一步研究了在采用3種不同重建算法、3種不同重建層厚時結(jié)節(jié)容積測量結(jié)果間的一致性。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用標(biāo)準算法和骨算法時，2.5 mm與1.25 mm、0.625 mm層厚間容積測量的一致性差，1.25 mm與0.625 mm層厚間一致性相對較好；當(dāng)采用骨算法時，1.25 mm與0.625 mm層厚間容積測量一致性最好。本研究結(jié)果與Petrou等[2]的實驗結(jié)果相近，Petrou等應(yīng)用一種算法（標(biāo)準算法）3種層厚（5 mm、2.5 mm及1.25 mm），研究不同重建層厚對結(jié)節(jié)容積測量的影響，發(fā)現(xiàn)重建層厚不同對肺微小結(jié)節(jié)（3 mm-5 mm）容積測量的變異性有明顯影響，結(jié)節(jié)越小容積總變異就越大。

依據(jù)上述結(jié)果，我們建議在臨床隨訪研究中應(yīng)盡可能保持重建算法和重建層厚的一致。如果遇到兩次測量的重建算法或重建層厚不一致時，對于結(jié)節(jié)的容積變化要慎重分析。依據(jù)指數(shù)生長模型，肺內(nèi)小結(jié)節(jié)容積倍增時間是由容積變化率及隨訪時間確定的。容積倍增400 d常作為惡性結(jié)節(jié)的診斷標(biāo)準[17]，其在3個月內(nèi)的容積變化率為18.6%，和層厚不同所致的容積變化一致性區(qū)間重疊。假設(shè)對一個直徑＜5 mm的肺結(jié)節(jié)行3個月隨訪，第一次重建層厚為2.5 mm，第二次重建層厚為1.25 mm，軟件容積測量結(jié)果提示結(jié)節(jié)容積在3個月內(nèi)增長了18.6%，倍增時間為400 d，符合惡性結(jié)節(jié)的診斷標(biāo)準，但此時的容積變化完全可能是由層厚不同所致，結(jié)節(jié)實際上并沒有真正增長。如果依據(jù)此變化率確定其為惡性結(jié)節(jié)，則會造成假陽性。

總之，重建算法及層厚對肺結(jié)節(jié)容積測量結(jié)果有影響，尤其是對直徑較小的結(jié)節(jié)。在未定性肺結(jié)節(jié)尤其是肺小結(jié)節(jié)的隨訪過程中，建議應(yīng)用相同的重建參數(shù)。